Durch steigenden Serieneinsatz von Klimaanlagen, verbunden mit neuen Kühlsystemen bei Kfz-Verbrennungsmotoren, sind vermehrt flachbauende, bedarfsgeregelte Lüfter mit elektronisch kommutierten bürstenlosen Antrieben (EC) gefordert. Mit Serienanlauf im Mai 1999 setzt die Firma Temic erstmals EC-Technologie im Leistungsbereich von 600 W bis 850 W ein. Bei einem typischen EC-Lüftermodul handelt es sich um einen Sauglüfter mit vorne liegenden Streben. Bei dem als Außenläufer konzipierten Antrieb nimmt der Rotor das Flügelrad auf. Motorträger und die mit einem Strebengitter versehene Zarge sind untereinander verschraubt. Aus thermischen gründen ist die Ansteuerelektronik separat angeordnet (sogenannte Wegbaulösung) und über einen Kabelstrang mit dem bürstenlosen Motor gekoppelt. Zur Minimierung der Bordnetzbelastung werden Lüftermodul-Wirkungsgrade von mindestens 40 % gefordert. Standardisierte Prüfstandsmessungen mit einer Verbrennungsmotorattrappe zeigen, daß mit speziellen Schaufelprofilen diese Wette erreicht und teilweise übertroffen werden. Die Berechnung des Flügelrades erfolgt mit einem Mehrschnittverfahren unter Annahme reibungsfreier, inkompressibler Strömung. Der Einfluß von Sichelungen auf den Kennlinienverlauf wird in einem weiteren Schritt berechnet, und die Schaufelgeometrie iterativ korrigiert. Rahmenbedingungen der Motorentwicklung sind geringes Gewicht, kurze Baulänge (74 mm incl. Flügelrad)/Crashlänge (50 mm), niedrige Materialkosten, geringes Motorgeräusch, robuster Aufbau sowie ein minimaler Fertigungsaufwand. Das Nennmoment bei 120 Cel Umgebungstemperatur beträgt je nach Ausführung bis zu 3,1 Nm. Das Grundkonzept der elektronischen Steuerung zur Speisung des bürstenlosen Antriebs besteht in einer Kombination aus 8-Bit-Microcontroller und kundenspezifischem analogen ASIC. Der Motor wird mit sechs extrem niederohmigen Hochleistungs-Feldeffekttransistoren (FET) angesteuert. Bei der Standardkommutierung werden je zwei Motorstränge angesteuert, einer zur Batteriespannung, der andere nach Masse. Der dritte Strang ist inaktiv. Zyklische Weiterschaltung erfolgt durch die Hallsensorsignale. Die Drehzahl- und Stromregelung generiert das passende Tastverhältnis für das modulierte Pulsbreitensignal (PWM). Ab einem PWM-Ansteuergrad von 100 % wird auf Blockstromsteuerung umgeschaltet. Durch vorzeitiges Einschalten des dritten Stranges vor Abschaltung einer der beiden stromführenden Stränge wird eine höhere Motor- und Elektronikausnutzung erzielt.
Elektronisch kommutierte Motoren - Serieneinsatz für Lüftermodule in Kraftfahrzeugen
Elektrie ; 53 , 11/12 ; 410-415
1999
6 Seiten, 5 Bilder, 4 Tabellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Ansteuerungstechnik , Antriebssystem , ASIC (anwendungsspezifischer IC) , bürstenlose elektrische Maschine , Drehzahlregelung , Elektronikmotor , FET (Feldeffekttransistor) , Gehäuse , Hersteller , Klimaanlage , Kraftfahrzeug , Kraftfahrzeugelektrik , Kraftfahrzeugelektronik , Lüfter , Mikrocontroller , Pulsbreitenmodulation , Schaufelprofil , technische Daten , Temperaturbereich , Wirkungsgrad
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